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Circuito de vía

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Esquema de un circuito de vía no ocupado (no se muestra la resistencia en serie junto a la batería de alimentación, ver texto en circuito de vía).
Esquema de un circuito de vía ocupado.
Junta inductiva utilizada para aislar circuitos de vía contiguos en líneas con tracción eléctrica con corriente contínua. En esencia consiste en dos bobinas, que debido a sus características eléctricas, permiten el paso de la corriente continua de la electrificación que utiliza el carril línea de retorno hacía la subestación, e impiden el paso de la corriente alterna de señalización, para aislar entre sí dos circuitos de vía contiguos. En líneas que no tienen tracción eléctrica las juntas de inducción no son necesarias ya que al no necesitar dar continuidad al carril para el retorno hacia la subestación, el aislamiento de dos circuitos de vía contiguos se consigue mediante el corte del carril e instalando una simple junta aislante[1].
Funcionamiento de un circuito de vía de audiofrecuencia.

Contenido

Introducción

Un circuito de vía es un sistema eléctrico que permite detectar la presencia de un tren en un tramo de vía concreto. La vía está dividida en segmentos que sirven para posicionar al tren. Cada segmento, llamado circuito de vía, contiene un emisor y uno o más receptores. Los emisores "inyectan" una tensión a la vía y los receptores evalúan dicha tensión. Cuando un tren circula por la vía, sus ruedas y ejes unen un carril con otro (lo "cortocircuitan") por lo que esa tensión emitida baja y el receptor evalúa esa bajada de tensión como que hay un tren en ese tramo y envía al enclavamiento correspondiente la información de que ahí hay un tren. Esa información de un circuito con tren o sin tren es la que indica a las señales cuándo ponerse en rojo por ejemplo, y es la información que se le manda al ERTMS para que conozca lo que hay por delante[2].

Circuito básico [3]

Cada tramo de vía se separa físicamente del contiguo mediante juntas aislantes o juntas inductivas (dependiendo del tipo de instalación y de si la vía está electrificada o no). Se conecta una tensión eléctrica en uno de los lados (alimentación). En el lado contrario (recepción), se conecta un relé de vía.

Un circuito de vía, típicamente, tiene una potencia aplicada a cada raíl y una conexión entre los railes con una bobina que se utiliza como relé. Cuando no hay un tren en el circuito de vía, el relé está excitado por la corriente que fluye por la conexión entre los carriles. Cuando el circuito de vía está ocupado, los ejes del tren conectan ("cortocircuitan") la corriente de los dos raíles impidiendo que fluya corriente por el relé, y de esta forma el relé deja de estar excitado. El relé detecta por lo tanto la falta de tensión y es el elemento que permite saber si hay o no un tren en el circuito de vía.

Cada circuito detecta una sección definida de la vía, un cantón en vías con bloqueo. Estas secciones en vías no soldadas, están aisladas, generalmente en ambos carriles. Para evitar que un circuito alimente otro circuito por un defecto del aislamiento, normalmente se invierte la polaridad eléctrica de sección a sección. Los circuitos trabajan con bajos voltajes (1,5 a 12 V DC) para minimizar probalmea por fallos de alimentación. Los relés y la fuente de alimentación están unidos a los extremos opuestos de la sección para evitar que raíles rotos aislen una parte del circuito de vía. Una resistencia en serie limita la corriente cuando el circuito de vía está en cortocircuito, de esta forma se ahorra energía de la fuente de alimentación.

Dado que es una instalación de seguridad, está diseñado con parámetros "fail-safe", es decir, provocar siempre una situación segura, aunque la instalación falle. De esa forma, la falta de tensión en el relé del circuito de vía puede servir también para detectar un funcionamiento erróneo del mismo, como puede ser un fallo de alimentación, un fallo en el mismo relé, un [[carril]+ roto, o una avería en alguna de las juntas que delimitan el circuito de vía.

Circuito de vía con corriente de retorno al carril[3]

En algunos sistemas de electrificación ferroviaria, un carril o los dos se utilizan para llevar la corriente de retorno.

  • Si la electrificación de tracción es con corriente continua, esta corriente enmascararía las corrientes de baja tensión del circuito de vía. En ese caso, se sustituye en el circuito de vía la corriente continua por corriente alterna, típicamente a 50 Hz. Los circuitos de vía se separan por juntas inductivas, cuyas dos bobinas (ve foto en esta página) permiten el paso de la corriente continua de la electrificación e impiden el paso de la corriente alterna de señalización.
  • Si el sistema eléctrico de tracción es de corriente alterna, se utiliza para el circuito de vía una frecuencia distinta, típicamente comprendida entre los 91 Hz hasta el 10 kHz

En ambos casos, los relés del circuito de vía están diseñados para detectar la tensión y/o frecuencia del circuito de vía y para ignorar corriente continua y señales de corriente alterna de la frecuencia de la corriente de tracción.

Circuitos sin juntas en vía soldada

En redes modernas, los carriles tienen un soldadura continua que impide separar los circuitos de vía de forma física mediante aislamientos. Esta solución tiene muchos beneficios en casi todos los aspectos del mundo ferroviario, menos por el tema de los circuitos de vía. El único método para formar bloques discretos en este escenario es utilizar diferentes frecuencias de audio (AF) en cada sección de circuito de vía. Para evitar que la señal de audio de una sección pase a una sección adyacente, se aplican diferentes frecuencias para cada circuito de vía. De esta forma los relés sólo reaccionan a la frecuencia de su circuito de vía.

Para los circuitos de vía de audiofrecuencia sin juntas, en un extremo del circuito se transmite una señal de una frecuencia determinada, y en el otro extremo se conecta un receptor sensible a esa frecuencia. Un microprocesador analizará la señal recibida, y si es válida, liberará el circuito. Si la señal recibida no es válida, ya sea por interferencias o por un nivel de tensión insuficiente, el procesador "ocupará" el circuito. Los elementos de separación entre circuitos contiguos suelen ser lazos de cables conectados a ambos carriles. En función del tipo de instalación, los lazos pueden ser de cortocircuito (de un carril a otro directamente), lazos en "s" (de un carril a otro pero formando una "S" sobre la vía, ver foto en esta página), o lazos en "8" (de un carril a otro, pero formando un "8" sobre la vía). En todo caso, los carriles tienen continuidad eléctrica y no es necesario instalar juntas inductivas.

En el gráfico en esta página se puede ver el funcionamiento de este sistema. Al inicio del circuito de vía, se envía una corriente alterna con la frecuencia determinada del circuito de vía. Al final del circuito de vía se recibe la señal enviada. Entre el final de un circuito de vía y el inicio del siguiente, está la zona de afinidad. En esta zona, la amplitud de la señal eléctrica del primer circuito de vía se reduce mientras crece la amplitud de la señal eléctrica del segundo. El punto en que ambas señales tienen la misma amplitud es donde se produce el cambio de circuito de vía.

Este sistema tiene varias ventajas, pues elimina problemas de aislamientos defectuosos. Además se requieren menos enlaces de impedancia que con otros sistemas. Desventaja son que es un sistema más complejo sujeto a interferencias con corrientes de diverso tipos y también su mayor vulnerabilidad a rayos.

Fotos de un ejemplo de circuito de audiofrecuencia (Argentina)

Fuentes y referencias

  1. Cesarmohedas en Anden1 el 19-11-2008.
  2. Usuario Arvydas en tranvía.org, hilo "Accidente Alvia s730 en Santiago de Compostela 24-7-2013", 31-8-2013..
  3. 3,0 3,1 Incorpora partes del articulo "Track circuit" de en.wikipedia.com

Traducciones

  • Alemán – Gleisstromkreis
  • Frances – Circuit de voie
  • Inglés – Track circuit
  • Italiano – Circuito di binario
  • Portugués – Circuito de via
  • Ruso – Рельсовая цепь
  • Sueco – Spårledning
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